一种风能变流器及其功率模块的制作方法

文档序号:10423878阅读:627来源:国知局
一种风能变流器及其功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风能变流器及其功率模块,特别是一种便于包装运输的可降低故障率的风能变流器及其功率模块。
【背景技术】
[0002]风能变流器是兆瓦级风力发电机的核心部件,而包含功率开关模块的功率模块又是风能变流器中的核心部件。功率开关模块可以由IGBT( Insulated Gate BipolarTransistor,绝缘栅双极晶体管)模块实现。由于使用环境特殊,功率模块作为整个风力发电系统的核心部件需要有集成度高、电流密度高、可靠性高、易于维护及易于单独包装运输等特点。
[0003]—种现有功率模块结构,功率模块中集成直流滤波电容。直流滤波电容通过直流叠层母排与功率开关模块的直流侧相连,且直流叠层母排设置于功率模块背部。将多个功率模块装入风能变流器时,直流叠层母排在功率模块背部,由于旁边功率模块的阻挡,在拆卸螺栓时人手不能触及螺栓,螺栓容易掉落,功率模块底部均为高压器件,非常容易造成系统故障。多个功率模块的汇流铜排也位于模块的后部,由于安装空间深度较深且狭窄,人手不能直接触及,需要使用加长规格的套筒工具去固定。另外由于电容排布与电流方向不一致,通过每个电容的电流不均,造成不同位置的电容发热及寿命差异大,导致直流滤波电容的故障率较高。
[0004]另一类现有功率模块结构,功率模块中不集成直流滤波电容,而是外接电容。功率开关模块与直流滤波电容之间通过铜排相连,一方面增加了维护难度,另一方面直流滤波电容与功率开关元件之间的杂散电感大,容易产生关断过电压,造成器件损坏。
[0005]由于薄膜电容相较于电解电容有可靠性高,失效时不泄漏液体的优势,目前多倾向于使用薄膜电容作为功率模块的直流滤波电容。但是薄膜电容相比于电解电容多了壳体接地与尾部螺栓固定两个要求,目前的结构中,薄膜电容接地需要单独设置引线或铜排;另外尾部凸出一个螺栓头,使得整个功率模块形状不规则,不方便包装与运输保护。
[0006]现有技术的功率模块安装在风能变流器中基本使用下滑轨、前门板及后风道包夹的形式固定。在风能变流器进行运输时,因为道路不平整,风能变流器常受到颠簸,包夹的方式不能完全固定功率模块。而功率开关模块的交流端与风能变流器的交流端是硬铜排相连,因此在运输过程中IGBT交流侧存在机械应力,容易损坏。
【实用新型内容】
[0007]为解决现有技术的上述缺陷,本实用新型提供一种风能变流器及其功率模块。
[0008]为了实现上述目的,本实用新型提供了一种功率模块,包括安装架、多个电容、至少一个功率开关模块和散热器,所述功率开关模块安装在所述散热器上,其中,所述安装架包括:
[0009]底板,所述底板的底部设置有凸缘;
[0010]电容架,固定在所述底板的上部且与所述底板的顶边平齐设置,所述电容架包括电容安装部,所述电容安装部设置有多个电容安装孔,所述多个电容分别对应安装在所述电容安装孔内并固定在所述底板上,所述散热器固定在所述电容架与所述凸缘之间;
[0011]其中,所述功率开关模块的直流侧与所述多个电容的正负极通过一直流叠层母排相连,且所述直流叠层母排的直流端设置于所述功率模块的顶部上方。
[0012]上述的功率模块,其中,所述功率开关模块的交流侧与一交流排相连,且所述交流排为一软铜排。
[0013]上述的功率模块,其中,所述电容架还包括用于安装固定所述功率模块的输出端子与导线的导线安装部,所述电容安装部与所述导线安装部相邻设置,所述电容安装部与所述导线安装部均为镂空结构。
[0014]上述的功率模块,其中,所述散热器的顶部与所述电容架的底部固定连接,所述散热器的底部与所述凸缘固定连接。
[0015]上述的功率模块,其中,所述散热器通过螺纹分别锁附于所述电容架的底部及所述凸缘,所述电容架通过螺纹锁附于所述底板。
[0016]上述的功率模块,其中,所述散热器具有一前进风口和一后出风口,且所述散热器的风道走向与所述功率开关模块的安装方向一致。
[0017]上述的功率模块,其中,
[0018]所述功率模块还包括一绝缘板,所述绝缘板与所述底板固定连接,并位于与所述电容架及所述散热器相对的一侧;
[0019]所述多个电容为薄膜电容,所述薄膜电容具有尾部螺栓,所述底板及所述绝缘板设置有对应的安装孔以安装所述薄膜电容的尾部螺栓。
[0020]为了更好地实现上述目的,本实用新型还提供了一种风能变流器,包括固定装置和多个功率模块,所述多个功率模块平行安装在所述固定装置上,其中,所述功率模块为上述的功率模块。
[0021]上述的风能变流器,其中,每一设置于所述功率模块的顶部的所述直流叠层母排的直流端通过一铜排并联连接。
[0022]上述的风能变流器,其中,所述固定装置包括上滑轨和下滑轨,所述功率模块的底板上安装有绝缘板,所述绝缘板的上部边缘突出于所述底板的顶边,所述功率模块通过所述绝缘板的上部边缘与所述上滑轨的卡槽连接;所述绝缘板的下部边缘突出于所述底板底边并与所述底板的凸缘形成U型槽,所述U型槽上还设置有正面固定孔,所述功率模块通过所述U型槽安装支撑在所述下滑轨上并通过所述正面固定孔与所述下滑轨固定连接。
[0023]本实用新型具有以下有益效果:
[0024]1、底板与电容架围成镂空的笼式金属腔体,后部腔体可以保护电容,又可以给电容散热。前部腔体可以保护信号线及端子,隐藏模块走线,镂空处还可以作为把手,方便搬运。
[0025]2、底板、电容架、散热器组成的金属组件彼此固定,可以提高功率模块的机械强度,增加装配精度,减少功率开关模块的安装机械应力。
[0026]3、功率模块的直流叠层母排安装在功率模块顶部,安装操作面更靠近机柜正面,固定螺栓时候可以用手直接接触螺栓,不用特殊的加长工具就能分离直流叠层母排与功率模块,避免了现有技术中紧固件落在功率模块或下方其他器件上容易造成短路,损坏系统风险。
[0027]4、功率模块直流侧通过其顶部的直流叠层母排与直流滤波电容相连。因此,功率模块中的直流电流顺序是依次从其顶部直流叠层母排流经中段多个直流滤波电容,再汇集到功率开关的直流侧,这样使得流过多个电容的电流更均匀。因此本实用新型可以实现电容的均流排布,减小单颗电容的最大电应力,提高系统的平均无故障时间。
[0028]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述,但不作为对本实用新型的限定。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型一实施例功率模块的结构示意图;
[0030]图2为图1的A向视图;
[0031 ]图3为本实用新型一实施例功率模块的部分结构示意图;
[0032]图4为本实用新型一实施例安装架的结构示意图;
[0033]图5为本实用新型一实施例风能变流器的结构示意图;
[0034]图6为本实用新型一实施例风能变流器的分解示意图。
[0035]其中,附图标记
[0036]10功率模块
[0037]I安装架
[0038]11 底板
[0039]111 凸缘
[0040]12电容架[0041 ]121电容安装部
[0042]122导线安装部
[0043]2 电容
[0044]21尾部螺栓
[0045]3功率开关模块
[0046]4散热器
[0047]41 进风口
[0048]42 出风口
[0049]5绝缘板
[0050]6直流叠层母排[0051 ]61直流端
[0052]7交流排
[0053]8 铜排
[0054]9输出端子
[0055]20固定装置
[0056]201上滑轨
[0057]202下滑轨
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述。
[0059]参见图1-图4,图1为本实用新型一实施例功率模块的结构示意图,图2为图1的A向视图,图3为本实用新型一实施例功率模块的部分结构示意图,图4为本实用新型一实施例安装架的结构示意图。本实用新型的功率模块10,包括安装架1、多个电容2、至少一个功率开关模块3和散热器4,所述功率开关模块3安装在所述散热器4上,其中,所述安装架I可包括:
[0060]底板11,所述底板11的底部设置有凸缘111,该凸缘111用于支撑安装散热器4,可优选为一翻边结构,或者也可为凸台;
[0061]电容架12,固定在所述底板11的上部且与所述底板11的顶边平齐设置,所述电容架12包括电容安装部121,所述电容安装部121设置有多个电容安装孔,所述多个电容2分别对应安装在所述电容
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